研究稱中微子束可發(fā)送信息穿透固體巖石

研究人員利用費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)名為“NuMI”的粒子加速器產(chǎn)生的中微子束射向1千米以外的一個(gè)埋藏于巖洞中的中微子探測器，結(jié)果，中微子束發(fā)送的信息穿透了240米厚的堅(jiān)硬巖石

　　【搜狐科學(xué)消息】據(jù)國外媒體3月21日報(bào)道，中微子的一個(gè)重要屬性是能穿透幾乎任何障礙，美國科學(xué)家近日**利用中微子束發(fā)送信息，信息穿透了240米厚的堅(jiān)硬巖石。不再需要借助衛(wèi)星，地球任意兩點(diǎn)進(jìn)行通信將成為可能。

　　研究人員利用美國費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)名為“NuMI”的粒子加速器產(chǎn)生的中微子束射向1千米以外的一個(gè)埋藏于巖洞中的中微子探測器。本次實(shí)驗(yàn)發(fā)送的高科技電報(bào)使用的是中微子，而不是電磁。

　　雖然無線電通信幾乎無處不在，但也面臨許多挑戰(zhàn)。如果飛船滑到月球或行星背后，無線電通常因?yàn)楦蓴_沉寂下去。潛艇經(jīng)常在深水域失去無線電聯(lián)系，因?yàn)橹挥袠O低頻波才可以很容易地穿透水，數(shù)據(jù)傳輸速度是每分鐘1比特。早在2009年，弗吉尼亞理工大學(xué)的物理學(xué)家保羅胡貝爾（Paul Huber ）認(rèn)為海底通信中使用中微子束可以克服這些挑戰(zhàn)，并將數(shù)據(jù)傳輸速率提高至每秒100比特。

　　中微子是及其微小的電中性粒子，它的傳播速度非常接近光速。直到*近，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們幾乎沒有質(zhì)量，因此，它不受電磁相互作用的影響，引力對其響應(yīng)也十分微弱。它們很難被探測到，因?yàn)樗鼈儙缀醪慌c其它物質(zhì)發(fā)生作用。每1萬億太陽中微子中只有一個(gè)中微子會(huì)在來到地球的旅程中與一個(gè)原子發(fā)生碰撞。如何幫助潛艇或空間通信？由加速介子產(chǎn)生的中微子束有極高的速度。然后，這些介子衰變成中微子聚在一起成為聚焦束。為了檢測到它們，你只需倒轉(zhuǎn)這一過程。當(dāng)中微子與物質(zhì)相互作用，也就是說，在水中的氯分子，它們放射出的介子很容易被檢測到。當(dāng)時(shí)，胡貝爾告訴《科技評論》雜志他設(shè)想在兩種可能的情況下，使用中微子束進(jìn)行潛艇通信。首先，該船只的整個(gè)表面積可以涂上薄膜模塊用于檢測介子，就像高科技的壁紙。**，介子通過鹽水時(shí)，人們可以使用一個(gè)探測器探測藍(lán)色閃爍的光。

　　胡貝爾不是**個(gè)提出這項(xiàng)計(jì)劃的人。早在20世紀(jì)80年代，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的電氣工程師丹 斯坦西爾（Dan Stancil）就開始研究，并提出使用軸子（一些暗物質(zhì)理論預(yù)測的理論粒子）應(yīng)用到通信領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈冎g的相互作用非常微弱。到了2009年，斯坦西爾以前的一個(gè)學(xué)生吉姆唐尼（Jim Downey）告訴他被稱為“密涅瓦”（ Minerva）的中微子探測器。這使斯坦西爾考慮使用中微子作為通信應(yīng)用，因?yàn)镸inerva將是該系統(tǒng)中**的接受器。更妙的是，它的位置靠近強(qiáng)大的中微子束源--費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的NuMi粒子加速器。

　　為了發(fā)送信息，科研人員利用計(jì)算機(jī)開啟和關(guān)閉中微子束來分別代表二進(jìn)制系統(tǒng)中的1和0來進(jìn)行信息編碼。正常情況下，中微子束是以脈沖的形式發(fā)出的（每2.2秒一個(gè)脈沖）。科學(xué)家通過開啟中微子束射向探測器來代表1，通過停止束流，丟掉一個(gè)脈沖來代表0。因此探測器可以用科學(xué)家所能理解的方式拼出“Neutrino”這個(gè)單詞。**，中微子束只花了兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間操縱脈沖發(fā)送英語單詞“neutrino”到了寫有“7-bit ASCII”代碼的探測器。經(jīng)過兩次重復(fù)后，Minerva試圖以99%的準(zhǔn)確率解碼這個(gè)信號，中微子束穿透了240米的堅(jiān)硬巖石。

　　然而，這只是理論證明。由于中微子信號強(qiáng)度隨著距離的增加而減小，因此發(fā)射信息到足夠遠(yuǎn)的地方需要比目前所能獲得的粒子束強(qiáng)度要大的多才可行。同時(shí)中微子探測器本身也是非常復(fù)雜的，需要進(jìn)一步簡化才能作為可以被利用的通訊裝置。

　　至于實(shí)際應(yīng)用，潛艇可能在某**能夠通過中微子束收到編碼的消息，但他們?nèi)匀蝗狈夹g(shù)手段發(fā)送編碼答復(fù)。但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，誰知道呢？脈沖中微子束可能是未來的無線電波。（尚力）